トップビューLED 67-21シリーズ 技術データシート - パッケージ 3.2x2.8x1.9mm - 順方向電圧 1.75-2.35V - ブリリアントレッド - 日本語版

1. 製品概要

67-21シリーズは、インジケータおよびバックライト用途向けに設計された表面実装型トップビューLEDのファミリーです。この特定モデルは、AlGaInPチップ技術により実現されたブリリアントレッドの発光色を特徴とします。デバイスは、白色ボディと無色透明ウィンドウを備えたコンパクトなP-LCC-2パッケージに収められており、広い視野角特性に貢献しています。重要な設計特徴は、パッケージ内に統合されたインターリフレクターであり、光結合効率を最適化します。これにより、このLEDは特にライトパイプとの併用に適しており、光源から表示点への効率的な光伝送が重要な用途で威力を発揮します。低電流要求は、携帯電子機器や自動車のダッシュボードなどの電力に敏感なアプリケーションへの適合性をさらに高めています。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このLEDシリーズの主な利点には、120度の広い視野角、標準的な自動実装およびはんだ付けプロセス（気相、赤外線リフロー、フローはんだ付けを含む）との互換性、そして鉛フリーでRoHS準拠の構造が含まれます。デバイスは、大量実装のために8mmテープ＆リールで供給されます。主なターゲット市場は、自動車電子機器（ダッシュボードおよびスイッチのバックライト）、通信機器（電話機やファクシミリのインジケータ）、一般的なスイッチおよびシンボルの照明、そしてLCD用のフラットバックライト光源です。信頼性、実装の容易さ、光学性能の組み合わせにより、汎用インジケータ用途における汎用性の高い部品として位置付けられています。

2. 詳細な技術パラメータ分析

LEDの性能は、周囲温度（Ta）25°Cの標準試験条件下で定義されます。これらのパラメータを包括的に理解することは、適切な回路設計と性能予測に不可欠です。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されません。主要な絶対最大定格は以下の通りです：逆電圧（V_R）5V、連続順方向電流（I_F）25mA、およびパルス動作（デューティサイクル1/10、周波数1kHz）におけるピーク順方向電流（I_FP）100mA。最大許容損失（P_d）は100mWです。デバイスは-40°Cから+85°Cの温度範囲で動作可能で、-40°Cから+90°Cの間で保管できます。はんだ付け温度プロファイルは重要です：リフローはんだ付けでは、ピーク温度260°Cを最大10秒間、手はんだ付けでは、はんだごて先端温度を350°C以下で3秒間以内に抑えることが規定されています。

2.2 電気光学特性

測光および電気仕様の代表的な動作点は、順方向電流20mAです。光度（I_v）の代表的な範囲は140mcdから360mcdで、これはさらに特定のビン（R2、S1、S2、T1）に細分されます。ブリリアントレッドバリアントの主波長（λ_d）は621nmから631nmの間で、代表的なピーク波長（λ_p）は約632nmです。スペクトル帯域幅（Δλ）は約20nmです。電気的には、20mAにおける順方向電圧（V_F）は1.75Vから2.35Vの範囲で、逆電流（I_R）は最大逆電圧5Vで10μA未満であることが保証されています。許容差は、光度で±11%、主波長で±1nm、順方向電圧で±0.1Vと規定されています。

3. ビニングシステムの説明

生産アプリケーションにおける輝度と色の一貫性を確保するために、LEDは主要パラメータに基づいてビンに仕分けされます。これにより、設計者はアプリケーションのニーズに応じた適切なグレードを選択できます。

3.1 光度ビニング

光出力は4つのビンに分類されます：R2（140-180 mcd）、S1（180-225 mcd）、S2（225-285 mcd）、T1（285-360 mcd）。すべての測定はI_F=20mAで行われます。より高いビン（例：T1）を選択すると、より明るいLEDが保証され、高い視認性が必要なアプリケーションや、高減衰のライトパイプの背後で使用する場合に必要となることがあります。

3.2 主波長ビニング

色（色相）は、主波長をビニングすることで制御されます。このブリリアントレッドシリーズでは、ビンはコードFの下にグループ化され、サブビンFF1（621-626 nm）とFF2（626-631 nm）があります。アプリケーション内でのより厳密な波長分布は、複数のインジケータ間で均一な色の外観を保証します。

3.3 順方向電圧ビニング

順方向電圧は、コードBの下で3つのグループにビニングされます：B0（1.75-1.95V）、B1（1.95-2.15V）、B2（2.15-2.35V）。V_Fビンを知ることは、特に複数のLEDを直列に駆動する場合に、均一な電流分配と輝度を確保するための電流制限回路の設計に極めて重要です。

4. 性能曲線分析

提供された特性曲線は、非標準条件下でのLEDの挙動に関する貴重な洞察を提供します。

4.1 相対光度 vs. 周囲温度

この曲線は、光度が接合温度と逆相関関係にあることを示しています。周囲温度が-40°Cから+110°Cに上昇するにつれて、相対出力は減少します。最大動作温度+85°Cでは、出力は25°C時よりも大幅に低くなります。この熱的デレーティングは、高い周囲温度が予想される設計では考慮する必要があり、より高い強度のビンの選択や能動冷却が必要になる可能性があります。

4.2 順方向電流 vs. 順方向電圧 (I-V曲線)

I-V曲線は非線形であり、ダイオードに典型的です。推奨される20mAの動作点では、電圧はビニングされた範囲内に収まります。この曲線により、設計者は異なる駆動電流での電圧降下を推定でき、電源設計に不可欠です。

4.3 相対光度 vs. 順方向電流

この曲線は、代表的な動作範囲内では、光出力が順方向電流にほぼ比例することを示しています。ただし、LEDを絶対最大定格である25mAを超えて駆動することは禁止されており、過剰な発熱により寿命と信頼性が低下します。

4.4 放射パターンとスペクトル分布

放射図は、120度の広い視野角を確認し、ランバート型に近い放射パターンを示しています。スペクトル分布図は、632nmを中心とする単一のピークを示しており、これはAlGaInP赤色LEDの特徴であり、定義された帯域幅が色純度を保証します。

5. 機械的仕様とパッケージ情報

P-LCC-2パッケージの寸法は、長さ約3.2mm、幅約2.8mm、高さ約1.9mmです（特に記載がない限り、公差±0.1mm）。技術図面には、LEDボディ、レンズ、および重要なはんだランドフットプリントの詳細な寸法が記載されています。正しいランド設計は、信頼性の高いはんだ付けとリフロー中の適切な位置合わせに不可欠です。極性は、パッケージ上のカソードマークで示されています。推奨されるPCBランドパターンは、十分なはんだフィレットの形成と機械的安定性を保証します。

6. はんだ付けおよび実装ガイドライン

このデバイスは、標準的なSMT実装プロセスと完全に互換性があります。リフローはんだ付けでは、プラスチックパッケージと内部ダイボンドへの損傷を防ぐために、ピーク温度260°Cを10秒間超えないプロファイルが必須です。標準的な昇温および冷却速度に従うべきです。手はんだ付けでは、細心の注意が必要です：アースされたはんだごてを使用し、先端温度を350°C以下に保ち、ランドごとの接触時間を3秒間に制限してください。実装中および実装後にレンズに機械的ストレスをかけないでください。湿気感受性は、乾燥剤を入れた密閉アルミ防湿バッグで部品を出荷することで対処されています。

7. 梱包および発注情報

LEDは8mmキャリアテープに供給され、リールあたりの標準積載数量は2000個です。リール寸法は、自動フィーダーとの互換性のために規定されています。リールのラベルには、部品番号（PN）、顧客部品番号（CPN）、数量（QTY）、ロット番号（LOT NO）、および光度（CAT）、主波長（HUE）、順方向電圧（REF）の特定のビンコードなど、重要な情報が含まれています。このトレーサビリティは、品質管理と一貫した製造にとって極めて重要です。

8. アプリケーション推奨事項

8.1 代表的なアプリケーションシナリオ

このLEDは、民生電子機器の状態インジケータ、メンブレンスイッチやパネルレジェンドのバックライト、自動車ダッシュボードや産業用制御パネルのライトパイプ照明に最適です。その広い視野角は、インジケータを様々な角度から視認する必要があるアプリケーションに適しています。

8.2 設計上の考慮点

LEDと直列に電流制限抵抗を必ず使用してください。抵抗値（R）は、R = (V_電源- V_F) / I_Fの式で計算できます。最悪条件下でも電流が20mAを超えないようにするために、ビンまたはデータシートから最大V_Fを使用してください。複数LEDアレイでの均一な輝度を得るには、定電流ドライバの使用や、一貫したV_Fを得るためのLEDビニングを検討してください。ライトパイプと併用する場合は、パイプ材料が赤色光に対して高い透過率を持つことを確認し、光損失を最小限に抑えるようにインターフェースを設計してください。

9. 信頼性と品質保証

本製品は、信頼度90%、ロット許容不良率（LTPD）10%で包括的な信頼性試験を実施しています。試験項目には、リフローはんだ付け耐性、温度サイクル（-40°C ～ +100°C）、サーマルショック、高温・低温保管、20mAでのDC動作寿命（1000時間）、および高温高湿（85°C/85% RH）試験が含まれます。これらの試験は、過酷な自動車および産業環境におけるLEDの堅牢性を検証し、長期性能の安定性を保証します。

10. 技術比較と差別化

従来のスルーホールLEDと比較して、このSMDパッケージは大幅なスペース節約、自動生産へのより高い適合性、手はんだ付けを排除することによる信頼性の向上を提供します。SMD LEDの分野において、67-21シリーズは、ライトパイプ結合に最適化された特定のパッケージ形状と、多くの標準SMD LEDよりも広い120度の視野角によって差別化されています。強度、色、電圧の正確なビニングの可用性は、高い一貫性を必要とするアプリケーションで利点となります。

11. よくある質問 (FAQ)

Q: 電流制限抵抗なしでこのLEDを駆動できますか？

A: いいえ。LEDは電流駆動デバイスです。電圧源に直接接続すると過剰な電流が流れ、瞬時に破壊されます。必ず直列抵抗または定電流ドライバを使用してください。

Q: ピーク波長と主波長の違いは何ですか？

A: ピーク波長（λ_p）は、スペクトルパワー分布が最大となる波長です。主波長（λ_d）は、LEDの知覚される色に一致する単色光の波長です。色の仕様には、主波長の方がより関連性があります。

Q: ラベルのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

A: CATコードは光度ビン（例：S1）、HUEコードは主波長ビン（例：FF1）、REFコードは順方向電圧ビン（例：B1）に対応します。これらにより、発注した特定の性能特性を持つLEDを受け取ることが保証されます。

Q: ヒートシンクは必要ですか？

A: 20mA以下の通常動作では、単一のLEDに専用のヒートシンクは通常必要ありません。ただし、適切なPCBレイアウト（サーマルリリーフパッド、銅箔）による熱管理は、特に高密度アレイや高周囲温度アプリケーションでは良い習慣です。

12. 実践的な設計と使用例

例1: ダッシュボードインジケータクラスタ:自動車のダッシュボードでは、複数の67-21 LED（赤色およびシリーズの他の色）を単一のPCB上に実装できます。各LEDは専用のライトパイプと組み合わせ、その光を特定のアイコン（例：チェックエンジン、オイル圧力）に導きます。広い視野角により、運転手と同乗者の両方に対してアイコンが均一に照明されます。LEDは、車両の12Vシステムを介して適切な直列抵抗を使用して駆動され、最大V_Fを使用して計算され、車内の温度範囲全体で輝度の一貫性が確保されます。

例2: 産業用制御パネル:機械オペレータパネルでは、これらのLEDを彫刻されたアクリルパネルの背後に使用して、機械の状態（運転中 - 緑、故障 - 赤、待機 - 黄）を示します。LEDの白色パッケージは、PCBからの色の混ざりを最小限に抑えます。設計者は、同じ強度および電圧ビンからLEDを選択し、すべてのインジケータ間で均一な輝度を保証します。SMDパッケージにより、非常にフラットでコンパクトなパネル設計が可能になります。

13. 動作原理

このLEDは、半導体p-n接合におけるエレクトロルミネセンスの原理に基づいて動作します。チップ材料はアルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）です。ダイオードの閾値を超える順方向電圧が印加されると、n領域からの電子とp領域からの正孔が活性領域に注入され、そこで再結合します。AlGaInPでは、この再結合により、可視スペクトルの赤色部分（約630nm）で光子（光）の形でエネルギーが放出されます。AlGaInP層の特定の組成が、放出される光の正確な波長を決定します。無色透明のエポキシレンズはチップを封止し、環境から保護し、放出された光を所望の放射パターンに形成します。

14. 業界動向と背景

インジケータLEDのトレンドは、より高い効率（単位電気入力あたりのより多くの光出力）、より小さなパッケージサイズ、および改善された信頼性に向かって続いています。また、民生および自動車電子機器における美的および機能的な理由から、より厳密な色と輝度の一貫性（ビニング）に対する需要も高まっています。この67-21シリーズは確立された製品ですが、新しいLED技術はより高い効率を提供する可能性があります。しかし、実績のあるパッケージ、広範な入手性、ライトパイピングのための特定の光学特性、および包括的な信頼性データの組み合わせにより、性能、コスト、実証済みの信頼性のバランスが求められる多くの設計アプリケーションにおいて、その関連性が継続して保証されています。電子機器における小型化と高集積化への推進力も、このような標準化された自動化可能なSMD部品の使用を支持しています。